(57)【要約】【課題】高い集光能力を有する固体撮像装置を提供する。【解決手段】この固体撮像装置は、Ｓｉ基板２０に形成された複数の受光部２２と、受光部２２に光を集光するための複数のＳｉＮ膜からなるマイクロレンズ２６とを備えている。また、隣接するマイクロレンズ２６は、境界部２６ａに実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、隣接するマイクロレンズの境界部２６ａは、１０ｎｍ以上の厚みを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された複数の受光部と、
前記受光部に光を集光するための複数の無機絶縁体からなるレンズとを備え、
隣接する前記レンズは、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、
前記隣接するレンズの境界部は、所定の厚みを有する、固体撮像装置。
【請求項２】
前記隣接するレンズの境界部は、１０ｎｍ以上の厚みを有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記無機絶縁体からなるレンズは、１．６以上の屈折率を有する、請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記複数のレンズは、単一層によって形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
基板に形成された複数の受光部と、
前記受光部に光を集光するための複数のレンズとを備え、
隣接する前記レンズは、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、
前記複数のレンズは、２μｍ以上７μｍ以下の曲率半径を有する、固体撮像装置。
【請求項６】
基板に形成された複数の受光部と、
前記受光部に光を集光するための複数のレンズとを備え、
隣接する前記レンズは、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、
前記隣接するレンズの境界部間の距離に対する前記基板と前記レンズの頂上部との間の距離の比は、０．７以上１．３以下となるように構成されている、固体撮像装置。
【請求項７】
基板に形成された複数の受光部と、
前記受光部に光を集光するための複数のレンズとを備え、
隣接する前記レンズは、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、
前記隣接するレンズの境界部は、１０ｎｍ以上の厚みを有する、固体撮像装置。
【請求項８】
前記レンズは、１．６以上の屈折率を有する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記レンズは、２μｍ以上７μｍ以下の曲率半径を有する、請求項１、６および７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記隣接するレンズの境界部間の距離に対する前記基板と前記レンズの頂上部との間の距離の比は、０．７以上１．３以下となるように構成されている、請求項１または７に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
基板に形成された複数の受光部と、
前記受光部に光を集光するための複数のレンズとを備え、
隣接する前記レンズは、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、
前記複数のレンズは、単一層によって形成されている、固体撮像装置。
【請求項１２】
受光部が形成された基板上に無機絶縁体からなる層を形成する工程と、
前記無機絶縁体からなる層上に所定の隙間を有するように複数のレジストを形成する工程と、
熱処理を行うことによって、前記所定の隙間を有する複数のレジストのそれぞれを上に凸の形状にする工程と、
前記所定の隙間を有する複数のレジストと前記無機絶縁体からなる層とを、デポジション性のガスを含むエッチングガスを用いて同時にエッチングすることにより、実質的に平坦な領域を境界部に含むことなく、上に凸の形状を有する複数のレンズを形成する工程とを備えた、固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法に関し、特に、入射光を光電変換機能を有する受光部へ集光するためのレンズを備えた固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、入射光を光電変換機能を有する受光部へ集光するためのマイクロレンズを備えた固体撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２２は、従来の一例による固体撮像装置の構造を示した断面図である。図２２を参照して、従来の一例による固体撮像装置では、Ｓｉ基板１２０の表面の所定領域に、画素間を分離するための複数の画素分離部１２１が形成されている。また、Ｓｉ基板１２０の画素分離部１２１間には、入射された光を信号電荷に変換する光電変換機能を有する受光部１２２が形成されている。また、画素分離部１２１および受光部１２２が形成されたＳｉ基板１２０上には、層間絶縁膜１２３が形成されている。この層間絶縁膜１２３上の所定領域には、所定領域に光が入射するのを防止する機能を有する遮光膜１２４が形成されている。そして、遮光膜１２４および層間絶縁膜１２３を覆うように、層間絶縁膜１２５が形成されている。また、層間絶縁膜１２５上には、受光部１２２に光を集光するための複数のマイクロレンズ１２６が、複数の受光部１２２のそれぞれに対応して形成されている。また、隣接するマイクロレンズ１２６の境界部１２６ａには、実質的に平坦な領域が形成されている。なお、マイクロレンズ１２６に入射する光は、マイクロレンズ１２６の表面で内側に屈折されることにより、受光部１２２に集光される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−６８４９１号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２２に示した従来の一例による固体撮像装置では、隣接するマイクロレンズ１２６の境界部１２６ａには、実質的に平坦な領域が形成されているため、境界部１２６ａに入射した光は内側に屈折されない。すなわち、隣接するマイクロレンズ１２６の平坦な境界部１２６ａは、光を受光部１２２に集光する機能を有しないので、隣接するマイクロレンズ１２６の境界部１２６ａにおいて、受光部１２２に集光されない入射光が発生するという不都合がある。このため、受光部１２２への集光率を向上させるのが困難であった。その結果、高い集光能力を有する固体撮像装置を得るのが困難であるという問題点があった。
【０００５】
また、上記特許文献１に開示された固体撮像装置においても、隣接するマイクロレンズの境界部に実質的に平坦な領域を有するので、図２２に示した従来の一例による固体撮像装置と同様に、高い集光能力を有する固体撮像装置を得るのが困難であるという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、高い集光能力を有する固体撮像装置を提供することである。
【０００７】
この発明のもう１つの目的は、高い集光能力を有する固体撮像装置を容易に製造することが可能な固体撮像装置の製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による固体撮像装置は、基板に形成された複数の受光部と、受光部に光を集光するための複数の無機絶縁体からなるレンズとを備えている。また、隣接するレンズは、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、隣接するレンズの境界部は、所定の厚みを有する。なお、本発明における無機絶縁体は、ＳｉＮなどを含む広い概念である。
【０００９】
この第１の局面による固体撮像装置では、上記のように、隣接するレンズを、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続することによって、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合と異なり、隣接するレンズの境界部で集光されない入射光が発生するのを抑制することができる。これにより、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合に比べて、受光部への集光率を向上させることができるので、高い集光能力を有する固体撮像装置を得ることができる。また、レンズを無機絶縁体により形成することによって、無機絶縁体は１．６以上の屈折率を有する場合が多いので、１．５程度の屈折率を有する樹脂層でレンズを形成する場合に比べて、大きな屈折率を有するレンズを形成することができる。これにより、レンズによる集光率を向上させることが可能になる。また、隣接するレンズの境界部を所定の厚みを有するように形成することによって、隣接するレンズの境界部の厚みが０の場合に比べて、隣接するレンズの境界部から水分が浸入するのを抑制することができる。これにより、固体撮像装置の耐湿性を向上させることができる。また、隣接するレンズの境界部を所定の厚みを有するように形成することによって、水分の浸入を防止するためにレンズ上にパッシベーション膜を別に設ける必要がないので、その分、固体撮像装置の厚みが増大するのを抑制することができる。
【００１０】
上記第１の局面による固体撮像装置において、好ましくは、隣接するレンズの境界部は、１０ｎｍ以上の厚みを有する。このように構成すれば、隣接するレンズの境界部から水分が浸入するのを有効に抑制することができる。これにより、固体撮像装置の耐湿性を向上させることができる。また、隣接するレンズの境界部を１０ｎｍ以上の厚みを有するように形成することによって、水分の浸入を防止するためにレンズ上にパッシベーション膜を別に設ける必要がないので、その分、固体撮像装置の厚みが増大するのを抑制することができる。
【００１１】
上記第１の局面による固体撮像装置において、好ましくは、無機絶縁体からなるレンズは、１．６以上の屈折率を有する。このように構成すれば、容易に、大きな屈折率を有するレンズを形成することができる。これにより、容易に、レンズによる集光率を向上させることができる。
【００１２】
上記第１の局面による固体撮像装置において、好ましくは、複数のレンズは、単一層によって形成されている。このように構成すれば、レンズを複数層によって形成する場合のように複数層間の界面が形成されない。これにより、容易に、複数層間の界面における光の反射が生じるのを防止することができるので、容易に、レンズに入射した光の受光部への集光率を向上させることができる。
【００１３】
この発明の第２の局面による固体撮像装置は、基板に形成された複数の受光部と、受光部に光を集光するための複数のレンズとを備えている。また、隣接するレンズは、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、複数のレンズは、２μｍ以上７μｍ以下の曲率半径を有する。
【００１４】
この第２の局面による固体撮像装置では、上記のように、隣接するレンズを、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続することによって、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合と異なり、隣接するレンズの境界部で集光されない入射光が発生するのを抑制することができる。これにより、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合に比べて、受光部への集光率を向上させることができるので、高い集光能力を有する固体撮像装置を得ることができる。また、複数のレンズを、２μｍ以上７μｍ以下の曲率半径を有するように形成することによって、レンズを良好な集光率を示す形状に形成することができる。これにより、固体撮像装置の集光能力を向上させることができる。
【００１５】
この発明の第３の局面による固体撮像装置は、基板に形成された複数の受光部と、受光部に光を集光するための複数のレンズとを備えている。また、隣接するレンズは、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、隣接するレンズの境界部間の距離に対する基板とレンズの頂上部との間の距離の比は、０．７以上１．３以下となるように構成されている。
【００１６】
この第３の局面による固体撮像装置では、上記のように、隣接するレンズを、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続することによって、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合と異なり、隣接するレンズの境界部で集光されない入射光が発生するのを抑制することができる。これにより、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合に比べて、受光部への集光率を向上させることができるので、高い集光能力を有する固体撮像装置を得ることができる。また、隣接するレンズの境界部間の距離に対する基板とレンズの頂上部との間の距離の比（アスペクト比）を０．７以上１．３以下となるように構成することによって、容易に、レンズによって集光される光の焦点を高感度を有する受光部の中央近傍に合わせることができる。これにより、容易に、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００１７】
この発明の第４の局面による固体撮像装置は、基板に形成された複数の受光部と、受光部に光を集光するための複数のレンズとを備えている。また、隣接するレンズは、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、隣接するレンズの境界部は、１０ｎｍ以上の厚みを有する。
【００１８】
この第４の局面による固体撮像装置では、上記のように、隣接するレンズを、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続することによって、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合と異なり、隣接するレンズの境界部で集光されない入射光が発生するのを抑制することができる。これにより、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合に比べて、受光部への集光率を向上させることができるので、高い集光能力を有する固体撮像装置を得ることができる。また、隣接するレンズの境界部を１０ｎｍ以上の所定の厚みを有するように形成することによって、隣接するレンズの境界部から水分が浸入するのを有効に抑制することができる。これにより、固体撮像装置の耐湿性を向上させることができる。また、隣接するレンズの境界部を１０ｎｍ以上の厚みを有するように形成することによって、水分の浸入を防止するためにレンズ上にパッシベーション膜を別に設ける必要がないので、その分、固体撮像装置の厚みが増大するのを抑制することができる。
【００１９】
上記第２〜第４のいずれかの局面による固体撮像装置において、好ましくは、レンズは、１．６以上の屈折率を有する。このように構成すれば、容易に、大きな屈折率を有するレンズを形成することができる。これにより、容易に、レンズによる集光率を向上させることができる。
【００２０】
上記第１、第３および第４のいずれかの局面による固体撮像装置において、好ましくは、レンズは、２μｍ以上７μｍ以下の曲率半径を有する。このように構成すれば、レンズを良好な集光率を示す形状に形成することができる。これにより、固体撮像装置の集光能力を向上させることができる。
【００２１】
上記第１または第４の局面による固体撮像装置において、好ましくは、隣接するレンズの境界部間の距離に対する基板とレンズの頂上部との間の距離の比は、０．７以上１．３以下となるように構成されている。このように構成すれば、容易に、レンズによって集光される光の焦点を高感度を有する受光部の中央近傍に合わせることができる。これにより、容易に、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００２２】
この発明の第５の局面による固体撮像装置は、基板に形成された複数の受光部と、受光部に光を集光するための複数のレンズとを備えている。また、隣接するレンズは、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、複数のレンズは、単一層によって形成されている。
【００２３】
この第５の局面による固体撮像装置では、上記のように、隣接するレンズを、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続することによって、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合と異なり、隣接するレンズの境界部で集光されない入射光が発生するのを抑制することができる。これにより、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合に比べて、受光部への集光率を向上させることができるので、高い集光能力を有する固体撮像装置を得ることができる。また、複数のレンズを単一層によって形成することによって、レンズを複数層によって形成する場合のように複数層間の界面が形成されない。これにより、容易に、複数層間の界面における光の反射が生じるのを防止することができるので、容易に、レンズに入射した光の受光部への集光率を向上させることができる。
【００２４】
この発明の第６の局面による固体撮像装置の製造方法は、受光部が形成された基板上に無機絶縁体からなる層を形成する工程と、無機絶縁体からなる層上に所定の隙間を有するように複数のレジストを形成する工程と、熱処理を行うことによって、所定の隙間を有する複数のレジストのそれぞれを上に凸の形状にする工程と、所定の隙間を有する複数のレジストと無機絶縁体からなる層とを、デポジション性のガスを含むエッチングガスを用いて同時にエッチングすることにより、実質的に平坦な領域を境界部に含むことなく、上に凸の形状を有する複数のレンズを形成する工程とを備えている。
【００２５】
この第６の局面による固体撮像装置の製造方法では、上記のように、所定の隙間を有する複数のレジストと無機絶縁体からなる層とをデポジション性のガスを含むエッチングガスを用いて同時にエッチングすることにより、受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を境界部に含むことなく、上に凸の形状を有する複数のレンズを形成することによって、熱処理の際にレジストが流動化することにより隣接するレジスト同志が接触するのを抑制するためにレジスト間に所定の隙間を設けた場合にも、エッチング後は、隣接するレンズの境界部を、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を含まないように形成することができる。これにより、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域が形成された場合と異なり、隣接するレンズの境界部で集光されない入射光が発生するのを抑制することができる。このため、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を形成する場合に比べて、受光部への集光率を向上させることができるので、容易に高い集光能力を有する固体撮像装置を形成することができる。
【００２６】
なお、本発明では、以下のような構成も考えられる。すなわち、上記第１〜第５のいずれかの局面による固体撮像装置において、複数のレンズ上に形成された樹脂層をさらに備えている。このように構成すれば、レンズの表面を樹脂層で覆うことができるので、レンズ表面の損傷や、レンズ間への異物の混入を抑制することができる。また、レンズを１．５程度の屈折率を有する樹脂層よりも大きな屈折率を有する無機絶縁体により形成すれば、樹脂層をレンズ上に設けたとしても、樹脂層を透過してレンズに入射する光を樹脂層とレンズとの界面で屈折させることができる。これにより、樹脂層をレンズ上に設けたとしても、樹脂層からレンズに入射する光を受光部へ集光することができる。また、斜め方向から入射した光を樹脂層の上面で垂直方向に屈折することができるので、樹脂層を介してレンズに入射する光を垂直方向に近づけることができる。これにより、斜め方向の光がレンズに入射されることに起因して、受光部の中央近傍からずれた領域に光が集光されるのを抑制することができるので、固体撮像装置に斜め方向の光が入射した場合にも、高感度を有する受光部の中央近傍に集光することが可能となる。その結果、固体撮像装置の感度を向上させることができる。また、レンズ上に樹脂層を形成することにより、補強板としての機能を有するガラス基板などを樹脂層により接着することができる。これにより、固体撮像装置の強度を向上させることができるので、基板の下面の研磨などを行う際に固体撮像装置が破損するのを抑制することができる。また、樹脂層によりガラス基板を接着した場合にも、斜め方向から入射した光をガラス基板の上面で垂直方向に屈折することができるので、固体撮像装置に斜め方向の光が入射した場合にも、レンズに入射する光を垂直方向に近づけることができる。また、ガラス基板は、樹脂層と同程度の屈折率（約１．５）を有する場合が多いので、樹脂層によりガラス基板を接着した場合にも、ガラス基板と樹脂層との界面で光の反射が生じるのを抑制することができる。
【００２７】
この場合、好ましくは、光学レンズをさらに備え、光学レンズと樹脂層との間には、空気層が設けられている。このように構成すれば、光学レンズの屈折率と空気層の屈折率との差は、光学レンズの屈折率と樹脂層の屈折率との差よりも大きいので、光学レンズと樹脂層とを一体にした場合に比べて、光学レンズの下面で光をより大きく屈折させることができる。これにより、光学レンズと樹脂層とを一体にした場合に比べて、光学レンズによる集光率を向上させることができる。
【００２８】
また、この場合、好ましくは、光学レンズをさらに備え、光学レンズは、樹脂層との間に空気層を含まないように設けられている。このように構成すれば、光学レンズと樹脂層との間に空気層を含む場合に比べて、空気層の分、固体撮像装置の厚みを小さくすることができる。
【００２９】
また、上記第６の局面による固体撮像装置の製造方法において、好ましくは、デポジション性のガスは、ＣＨＦ３ガスを含む。このように構成すれば、熱処理の際にレジストが流動化することにより隣接するレジスト同志が接触するのを抑制するためにレジスト間に所定の隙間を設けた場合にも、容易に、エッチング後は、隣接するレンズの境界部を、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を含まないように形成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による固体撮像装置の全体構造を示した側面図である。図２は、図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）の断面図である。図３は、図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの下面図である。図４は、図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの上面図である。図５は、図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部分の断面図である。図６は、図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのマイクロレンズの構造を説明するための断面図である。まず、図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態によるＣＣＤイメージセンサを用いた固体撮像装置の構造について説明する。
【００３２】
本発明の第１実施形態による固体撮像装置の全体構造としては、図１に示すように、プリント基板１上にセラミックス製のホルダ２が設けられている。ホルダ２の上部には、セラミックス製のレンズホルダ３が固定的に取り付けられている。このレンズホルダ３によって、被写体からの反射光を集光するための光学レンズ４が支持されている。
【００３３】
ここで、第１実施形態では、プリント基板１上にＣＣＤイメージセンサ８が設けられている。また、ＣＣＤイメージセンサ８は、ＣＣＤイメージセンサ８の下面に設けられた半田ボール９によって、プリント基板１の上面に取り付けられている。ＣＣＤイメージセンサ８と光学レンズ４との間には、空気層５、赤外カットフィルタ６および空気層７が介在されている。赤外カットフィルタ６は、入射光から赤外領域の光をカットするために設けられており、約０．５ｍｍ〜約１ｍｍの厚みを有する。この赤外カットフィルタ６は、ＳｉＯ２ガラス基板に金属膜を蒸着することにより形成されている。
【００３４】
また、プリント基板１の下面には、ＣＣＤイメージセンサ８から供給された撮像信号の処理などを行うＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１０が設けられている。
【００３５】
また、ＣＣＤイメージセンサ８は、図２に示すように、ＣＣＤ１１を備えている。このＣＣＤ１１の上面上には、アクリル系樹脂からなる樹脂層１２を介して、ガラス基板１３が一体的に設けられている。また、ＣＣＤ１１の下面上には、樹脂層１４を介して、ガラス基板１５が一体的に設けられている。このガラス基板１５の下面上には、図２および図３に示すように、ＣＣＤイメージセンサ８をプリント基板１上に取り付けるための複数の半田ボール９が設けられている。この複数の半田ボール９には、配線１６が接続されている。この配線１６は、図２に示すように、ＣＣＤイメージセンサ８の下面から側面に沿って配置されるとともに、ＣＣＤ１１に接続されている。
【００３６】
また、ＣＣＤイメージセンサ８は、図４に示すように、光電変換を行う撮像部１７と、撮像部１７によって光電変換された電荷を一時的に蓄えておくための蓄積部１８と、蓄積部１８に蓄えられた電荷を出力部（図示せず）に転送するための転送部１９と、転送部１９から転送された電荷を出力するための出力部（図示せず）とを備えている。このＣＣＤイメージセンサ８の構成は、いわゆるフレーム転送方式の構成となっている。
【００３７】
ＣＣＤイメージセンサ８の動作としては、まず、撮像部１７において、照射された光像に対応した光電変換を行う。そして、光電変換された電荷は、撮像部１７から蓄積部１８に対して１フレーム毎に転送（フレームシフト）される。そして、この蓄積部１８に形成された電荷パターンは、転送部１９によって１ライン毎に出力部（図示せず）に転送される。この出力部（図示せず）に転送された信号が、ＣＣＤイメージセンサ８の撮像信号としてＤＳＰ１０（図１参照）などの信号処理系に出力される。
【００３８】
次に、図５を参照して、第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサ８のＣＣＤ１１部分の断面構造について説明する。この第１実施形態によるＣＣＤイメージセンサ８のＣＣＤ１１部分は、Ｓｉ基板２０を備えている。なお、このＳｉ基板２０は、本発明における「基板」の一例である。Ｓｉ基板２０の表面の所定領域には、画素間を分離するための画素分離部２１が形成されている。また、Ｓｉ基板２０の画素分離部２１間には、入射された光を信号電荷に変換する光電変換機能を有する受光部２２が形成されている。この受光部２２は、受光部２２が形成された領域の中央近傍（受光部２２の形成領域の１／３程度の領域）が入射光に対して高感度を有するように形成されている。また、画素分離部２１および受光部２２が形成されたＳｉ基板２０上には、約０．２４μｍの厚みを有する層間絶縁膜２３が形成されている。この層間絶縁膜２３上の所定領域には、約１．０μｍの厚みと約０．２μｍ〜約０．４μｍの幅とを有する遮光膜２４が形成されている。この遮光膜２４は、図示しないが、Ｗ（タングステン）とポリシリコン膜とが積層された構造を有する。また、遮光膜２４は、所定領域に光が入射するのを防止する機能を有する。そして、遮光膜２４および層間絶縁膜２３を覆うように、約１．５μｍの厚みを有するシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜２５が形成されている。層間絶縁膜２５上には、受光部２２に光を集光するための複数のマイクロレンズ２６が、複数の受光部２２のそれぞれに対応して形成されている。なお、このマイクロレンズ２６は、本発明の「レンズ」の一例である。
【００３９】
ここで、第１実施形態では、図５に示すように、隣接するマイクロレンズ２６は、境界部２６ａに実質的に平坦な領域を含まないように接続されている。また、マイクロレンズ２６は、約２．０の屈折率を有するＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）の単一層によって形成されている。なお、ＳｉＮは、本発明の「無機絶縁体」の一例である。また、マイクロレンズ２６は、図６に示すように、曲率半径Ｒが２μｍ以上７μｍ以下となるように形成されている。また、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａ間の距離Ｗに対するＳｉ基板２０とマイクロレンズ２６の頂上部との間の距離Ｈの比（アスペクト比：Ｈ／Ｗ）が、０．７以上１．３以下となるように構成されている。また、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａは、境界部２６ａの厚みｘが１０ｎｍ以上となるように形成されている。
【００４０】
また、第１実施形態では、図５に示すように、複数のマイクロレンズ２６上には、約１．５の屈折率を有するアクリル系樹脂からなる樹脂層１２が設けられている。また、上記したように、マイクロレンズ２６上には、樹脂層１２を介して補強板としての機能を有するガラス基板１３（屈折率：約１．５）（図２参照）が一体的に設けられている。
【００４１】
第１実施形態では、上記のように、隣接するマイクロレンズ２６を、境界部２６ａに実質的に平坦な領域を含まないように接続することによって、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａに、光を受光部２２に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合と異なり、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａで集光されない入射光が発生するのを抑制することができる。これにより、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａに、光を受光部２２に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合に比べて、受光部２２への集光率を向上させることができるので、高い集光能力を有する固体撮像装置を得ることができる。
【００４２】
また、第１実施形態では、マイクロレンズ２６を約２．０の屈折率を有するＳｉＮ膜により形成することによって、樹脂層（屈折率：約１．５）でマイクロレンズ２６を形成する場合に比べて、大きな屈折率（約２．０）を有するマイクロレンズ２６を形成することができる。これにより、マイクロレンズ２６による集光率を向上させることが可能になる。また、マイクロレンズ２６を単一層によって形成することにより、マイクロレンズ２６を複数層によって形成する場合のように複数層間の界面が形成されないので、複数層間の界面における光の反射が生じることがない。
【００４３】
また、第１実施形態では、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａ間の距離Ｗに対するＳｉ基板２０とマイクロレンズ２６の頂上部との間の距離Ｈの比（アスペクト比：Ｈ／Ｗ）を０．７以上１．３以下となるように構成することによって、容易に、マイクロレンズ２６によって集光される光の焦点を高感度を有する受光部２２の中央近傍に合わせることができる。これにより、容易に、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａを１０ｎｍ以上の厚みを有するように形成することによって、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａから水分が浸入するのを有効に抑制することができる。これにより、固体撮像装置の耐湿性を向上させることができる。また、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａを１０ｎｍ以上の厚みを有するように形成することによって、水分の浸入を防止するためにマイクロレンズ２６上にパッシベーション膜を別に設ける必要がないので、その分、固体撮像装置の厚みが増大するのを抑制することができる。
【００４５】
また、第１実施形態では、マイクロレンズ２６上に約１．５の屈折率を有するアクリル系樹脂からなる樹脂層１２を設けることによって、マイクロレンズ２６の表面が樹脂層１２によって覆われるので、マイクロレンズ２６の表面の損傷や、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａへの異物の混入を抑制することができる。また、ＳｉＮ膜からなるマイクロレンズ２６の屈折率（約２．０）は、樹脂層１２の屈折率（約１．５）よりも大きいので、樹脂層１２をマイクロレンズ２６上に設けたとしても、樹脂層１２を透過してマイクロレンズ２６に入射する光を樹脂層１２とマイクロレンズ２６との界面で屈折させることができる。これにより、樹脂層１２をマイクロレンズ２６上に設けたとしても、樹脂層１２からマイクロレンズ２６に入射する光を受光部２２へ集光することができる。また、樹脂層１２に対して斜め方向から入射した光を樹脂層１２の上面で垂直方向に屈折することができるので、樹脂層１２を介してマイクロレンズ２６に入射する光を垂直方向に近づけることができる。これにより、斜め方向の光がマイクロレンズ２６に入射されることに起因して、受光部２２の中央近傍からずれた領域に光が集光されるのを抑制することができるので、固体撮像装置に斜め方向の光が入射した場合にも、高感度を有する受光部２２の中央近傍に集光することが可能となる。その結果、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、樹脂層１２を介して補強板としての機能を有するガラス基板１３（屈折率：約１．５）をＣＣＤ１１と一体的に設けることにより、ＣＣＤ１１の強度を向上させることができるので、Ｓｉ基板２０の厚み調整や平坦度の向上のためにＳｉ基板２０の下面の研磨などを行う際にＣＣＤ１１が破損するのを抑制することができる。また、斜め方向から入射した光をガラス基板１３の上面で垂直方向に屈折することができるので、固体撮像装置に斜め方向の光が入射した場合にも、マイクロレンズ２６に入射する光を垂直方向に近づけることができる。また、ガラス基板１３は、樹脂層１２と同程度の屈折率（約１．５）を有するので、ガラス基板１３と樹脂層１２との界面で光の反射が生じるのを抑制することができる。
【００４７】
図７〜図１４は、図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサ８の製造プロセスを説明するための断面図である。なお、図１１〜図１３は、マイクロレンズを形成するためのエッチング方法を説明するために拡大した断面図を示している。また、図１５は、図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのマイクロレンズを形成するためのエッチング条件を説明するための図であり、図１６〜図１８は、図１５に基づいてエッチング条件を変化させた場合のエッチング後の形状の顕微鏡写真を模式的に示した平面図である。次に、図２、図５および図７〜図１８を参照して、第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサ８の製造プロセスについて説明する。
【００４８】
まず、図７に示すように、画素分離部２１および受光部２２が形成されたＳｉ基板２０上に、約０．２４μｍの厚みを有する層間絶縁膜２３を形成する。そして、層間絶縁膜２３上の所定領域に、約１．０μｍの厚みと約０．２μｍ〜約０．４μｍの幅とを有するとともに、Ｗ（タングステン）およびポリシリコン膜からなる遮光膜２４を形成する。その後、遮光膜２４および層間絶縁膜２３を覆うように、約１．５μｍの厚みを有するシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜２５を形成する。この後、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、層間絶縁膜２５上に約１．３μｍの厚みを有するＳｉＮ膜２６ｂを形成する。このＳｉＮ膜２６は、本発明の「無機絶縁体からなる層」の一例である。
【００４９】
次に、図８に示すように、ＳｉＮ膜２６ｂ上に約２μｍの厚みを有するレジスト２７を塗布する。
【００５０】
次に、図９に示すように、リソグラフィ技術を用いてレジスト２７を、約２．７μｍの幅にするとともに、隣接するレジスト２７間の距離を約０．４μｍの間隔にする。なお、隣接するレジスト２７間に約０．４μｍの間隔を設けるのは、後に行う熱処理によってレジスト２７が流動化することにより隣接するレジスト２７同志が接触するのを抑制するためである。この後、アッシングを行うことによって、隣接するレジスト２７間のＳｉＮ膜２６ｂ上に薄く残ったレジスト部分（図示せず）を除去する。このアッシングは、Ｏ３ガスを用いて、約１気圧で約２００℃〜約４００℃の温度で、約５秒〜約３０秒間行う。なお、アッシングの前に行ったリソグラフィ技術の処理条件を制御することにより、隣接するレジスト２７間のＳｉＮ膜２６ｂ上にレジストが残らないようにすることも可能である。この場合には、アッシングの工程を省略することができる。この後、約１５０℃で約３０分間の熱処理を行うことによって、レジスト２７の流動性を向上させる。これにより、レジスト２７は、図１０に示すように、表面張力により上に凸の曲面形状に形成される。そして、この上に凸の曲面形状の複数のレジスト２７とＳｉＮ膜２６ｂとを同時にエッチングする。
【００５１】
この際、第１実施形態では、デポジション性のＣＨＦ３ガスを含むエッチングガスを用いてエッチングを行う。具体的なエッチング条件としては、ガス圧力：約３７．０Ｐａ〜約４３．０Ｐａ、エッチングガス：ＣＨＦ３ガス（約５ｍｌ／ｓ〜約１５ｍｌ／ｓ）、ＣＦ４ガス（約６０ｍｌ／ｓ〜約１００ｍｌ／ｓ）、Ａｒガス（約６００ｍｌ／ｓ〜約９００ｍｌ／ｓ）およびＯ２ガス（約２５ｍｌ／ｓ〜約３５ｍｌ／ｓ）、高周波電力：約１２０Ｗ〜約２００Ｗである。
【００５２】
具体的なエッチング方法としては、まず、図１１に示すように、隣接するレジスト２７間のＳｉＮ膜２６ｂ（図１１中の破線部分）が除去されることにより、凹部２６ｃが形成される。そして、エッチングガスにデポジション性のＣＨＦ３ガスを添加していることにより、除去されたＳｉＮ膜２６ｂの一部が凹部２６ｃの側面２６ｄに堆積される。このため、図１２に示すように、エッチングが進行するにしたがって、凹部２６ｃの深さが大きくなるとともに、凹部２６ｃの幅が狭くなる。その結果、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａが、図１３に示すように、実質的に平坦な部分を含まないように形成される。以上のようなエッチングを行うことにより、隣接するレジスト２７（図１０参照）間に約０．４μｍの隙間を設けた場合にも、エッチング後には、図１４に示すように、マイクロレンズ２６は、上に凸の曲面形状に形成されるとともに、隣接するマイクロレンズ２６は、境界部２６ａに実質的に平坦な部分を含まないように接続される。
【００５３】
ここで、図１５〜図１８を参照して、図１１〜図１３に示したエッチング工程において、ガス圧力およびＣＨＦ３ガスの流量を変化させた場合の隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａの形状を実際に観察した結果について説明する。具体的には、図１５に示すように、エッチング条件が図１５中のＡの範囲（ガス圧力：約３７．０Ｐａ〜約４３．０Ｐａ、ＣＨＦ３ガスの流量：約５ｍｌ／ｓ〜約１５ｍｌ／ｓ）の場合には、図１６の顕微鏡写真の平面模式図に示すように、マイクロレンズ２６の表面は滑らかな曲面形状に形成されるとともに、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａは、平面的に見て凹凸のない形状に形成されていることが確認された。マイクロレンズ２６の表面および隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａが図１６のような形状に形成された場合には、マイクロレンズ２６に入射した光を高感度を有する受光部２２（図１４参照）の中央近傍に集光することが可能になる。したがって、エッチング条件としては、図１５中のＡの範囲（ガス圧力：約３７．０Ｐａ〜約４３．０Ｐａ、ＣＨＦ３ガスの流量：約５ｍｌ／ｓ〜約１５ｍｌ／ｓ）に設定するのが好ましい。これに基づき、第１実施形態では、上記したように、図１５中のＡの範囲のエッチング条件を用いている。
【００５４】
一方、エッチング条件が図１５中のＢの範囲（ガス圧力：約３７．０Ｐａ未満、ＣＨＦ３ガスの流量：約７ｍｌ／ｓ以上）の場合には、図１７の顕微鏡写真の平面模式図に示すように、マイクロレンズ２６の表面および隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａに小さな凹凸が多数形成されていることが確認された。マイクロレンズ２６が図１７のような形状に形成された場合には、マイクロレンズ２６の表面および隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａにおいて光の散乱が生じるため、マイクロレンズ２６の集光率が低下する。なお、マイクロレンズ２６の表面および隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａに小さな凹凸が多数形成されるのは、ガス圧力が小さいことに起因して、ＣＨＦ３ガスによるデポジションの状態が不安定になることによると考えられる。このことから、エッチング条件を図１５中のＢの範囲に設定するのは好ましくないと考えられる。
【００５５】
また、エッチング条件が図１５中のＣの範囲（ガス圧力：約３７．０Ｐａ〜約４３．０Ｐａ、ＣＨＦ３ガスの流量：約１２ｍｌ／ｓ以上、および、ガス圧力：約４３．０Ｐａ以上、ＣＨＦ３ガスの流量：約４ｍｌ／ｓ以上）の場合には、図１８の顕微鏡写真の平面模式図に示すように、マイクロレンズ２６は、角部を有する形状に形成されているとともに、マイクロレンズ２６の周縁には、大きな凸状部２６ｅが形成されていることが確認された。マイクロレンズ２６が図１８のような形状に形成された場合には、マイクロレンズ２６に入射した光の屈折される方向が一定の方向に定まらないため、受光部２２（図１４参照）に正確に集光することができない。なお、マイクロレンズ２６が図１８のような形状に形成されるのは、ＣＨＦ３ガスの流量が多いこと、および、ガス圧力が大きいことに起因して、ＣＨＦ３によるデポジションが過剰に起こるためであると考えられる。このことから、エッチング条件を図１５中のＣの範囲に設定するのは好ましくないと考えられる。
【００５６】
また、エッチング条件が図１５中のＤの範囲（ＣＨＦ３ガスの流量：約９ｍｌ／ｓ以下）の場合には、図示しないが、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａに隙間（平坦部）が形成されていることが確認された。隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａに隙間（平坦部）が形成された場合には、このような平坦部は受光部２２（図１４参照）に集光する機能を有しないので、マイクロレンズ２６の境界部２６ａで受光部２２に集光されない入射光が生じる。なお、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａに隙間（平坦部）が形成されるのは、ＣＨＦ３ガスの流量が少ないことに起因して、隣接するマイクロレンズ２６が、境界部２６ａに平坦部を有しないように接続される程度まで十分なデポジションが生じないことによると考えられる。このことから、エッチング条件を図１５中のＤの範囲に設定するのは好ましくないと考えられる。
【００５７】
図１５〜図１８に示した実験結果より、図１１〜図１３のエッチング工程においては、図１５中のＡの範囲（ガス圧力：約３７．０Ｐａ〜約４３．０Ｐａ、ＣＨＦ３ガスの流量：約５ｍｌ／ｓ〜約１５ｍｌ／ｓ）のエッチング条件を用いるのが好ましいことが判明した。
【００５８】
図１１〜図１３に示したエッチング工程によって、図１４に示した構造を形成した後、図５に示したようにマイクロレンズ２６上にアクリル系樹脂（屈折率：約１．５）からなる樹脂層１２を形成する。そして、図２に示したように、接着剤として機能する樹脂層１２上に、ガラス基板１３を一体的に接着する。また、Ｓｉ基板２０の下面上にも同様にアクリル系樹脂からなる樹脂層１４を介してガラス基板１５を一体的に接着する。そして、ガラス基板１５の下面上に複数の半田ボール９を設置するとともに、半田ボール９からＣＣＤ１１へ配線１６を接続する。このようにして、第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサ８が形成される。
【００５９】
（第２実施形態）
図１９は、本発明の第２実施形態による固体撮像装置の構造を示した断面図である。この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、ＣＣＤ、赤外カットフィルタおよび光学レンズを一体化した例について説明する。
【００６０】
この第２実施形態による固体撮像装置では、図１９に示すように、ＣＣＤ１１のマイクロレンズ２６上に、接着剤として機能するアクリル系樹脂からなる樹脂層４２を介して、ガラス基板４３が一体的に接着されている。このガラス基板４３上には、接着剤として機能するアクリル系樹脂からなる樹脂層３０を介して、入射光から赤外領域の光をカットするための約０．５ｍｍ〜約１ｍｍの厚みを有する赤外カットフィルタ３６が一体的に接着されている。この赤外カットフィルタ３６は、ＳｉＯ２ガラス基板上に金属膜を蒸着することにより形成されている。また、赤外カットフィルタ３６上には、接着剤として機能するアクリル系樹脂からなる樹脂層３１を介して、光学レンズ３４が一体的に接着されている。なお、第２実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤ１１の構造は、上記した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤの構造と同様である。
【００６１】
第２実施形態では、上記のように、マイクロレンズ２６との間に空気層を設けることなく、ガラス基板４３、赤外カットフィルタ３６および光学レンズ３４をそれぞれ樹脂層４２、３０および３１により一体的に接着することによって、第１実施形態に比べて、固体撮像装置の厚みを小さくすることができる。
【００６２】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記した第１実施形態と同様である。
【００６３】
（第３実施形態）
図２０は、本発明の第３実施形態による固体撮像装置に用いるＣＭＯＳイメージセンサの回路図である。図２１は、図２０に示した第３実施形態による固体撮像装置に用いるＣＭＯＳイメージセンサの構造を示した断面図である。なお、この図２１に示したＣＭＯＳイメージセンサの断面構造は、図２０に示した回路図中の破線で囲った部分に相当する。この第３実施形態では、上記した第１および第２実施形態と異なり、固体撮像装置にＣＭＯＳイメージセンサを用いた例について説明する。
【００６４】
まず、図２０を参照して、第３実施形態による固体撮像装置に用いるＣＭＯＳイメージセンサの全体構成について説明する。第３実施形態による固体撮像装置に用いるＣＭＯＳイメージセンサでは、図２０に示すように、光電変換機能を有するフォトダイオードＰｄ（受光部）が、読み出しゲートを有するトランジスタＴｒ１のソースに接続されている。トランジスタＴｒ１のドレインは、電圧−電流変換機能および電流増幅機能を有するトランジスタＴｒ２（電流増幅部）のゲートに接続されている。また、トランジスタＴｒ１のドレインとトランジスタＴｒ２のゲートとの間には、フォトダイオードＰｄ（受光部）から供給される電荷を電圧に変換するための電荷−電圧変換部が設けられている。この電荷−電圧変換部には、電荷−電圧変換部に供給された電荷をリセットするためのリセットゲートを有するトランジスタＴｒ３のソースが接続されている。このトランジスタＴｒ３のドレインには、正側電位ＶＤＤが供給される。
【００６５】
また、トランジスタＴｒ２のソースは、出力線（図示せず）に接続されている。また、トランジスタＴｒ２のドレインには、選択ゲートを有するトランジスタＴｒ４のソースが接続されている。このトランジスタＴｒ４の選択ゲートには、外部に設けられた走査回路（図示せず）からの選択信号が供給される。また、トランジスタＴｒ４のドレインには、正側電位ＶＤＤが供給される。
【００６６】
このＣＭＯＳイメージセンサの動作としては、まず、初期状態では、ノードＡはＶＤＤに保持されている。この状態で、フォトダイオードＰｄ（受光部）に光が入射されると、光電変換されることにより電荷が生成される。そして、トランジスタＴｒ１の読み出しゲートにオン信号が入力されると、フォトダイオードＰｄ（受光部）で生成された電荷がトランジスタＴｒ１を介して電荷−電圧変換部（ノードＡ）に供給される。そして、ノードＡに供給された電荷は、電荷量に応じた電圧に変換されるので、トランジスタＴｒ２は、電荷量に応じた電圧分に対応したオン状態になる。このとき、トランジスタＴｒ４をオン状態にする選択信号がトランジスタＴｒ４の選択ゲートに入力されると、トランジスタＴｒ４はオン状態になるので、正側電位ＶＤＤからオン状態のトランジスタＴｒ４およびＴｒ２を介して、出力線（図示せず）にフォトダイオードＰｄで生成した電荷に対応する電流が出力される。
【００６７】
次に、この状態で、トランジスタＴｒ４の選択信号がオフ状態になると、トランジスタＴｒ４がオフ状態になるので、出力線（図示せず）への電流の出力が停止される。この後、トランジスタＴｒ３のリセットゲートにオン信号が入力されると、トランジスタＴｒ３がオン状態になるので、電荷−電圧変換部の電位が正側電位ＶＤＤまで上昇する。これにより、フォトダイオードＰｄから電荷−電圧変換部に供給された電荷がリセットされる。
【００６８】
次に、図２１を参照して、第３実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサの断面構造について説明する。この第３実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサでは、Ｓｉ基板６０の表面の所定領域に、入射された光を信号電荷に変換する光電変換機能を有する複数の受光部６２が形成されている。また、Ｓｉ基板６０の表面には、受光部６２と所定の間隔を隔てて、受光部６２と同一導電型のドレイン領域７０が形成されている。また、受光部６２とドレイン領域７０との間に位置するＳｉ基板６０の表面上には、読み出しゲート７１が設けられている。また、ドレイン領域７０を介して供給される電荷を電圧に変換するためのＡｌやＷ（タングステン）などからなる電荷−電圧変換部７２が、ドレイン領域７０に接続するように設けられている。この電荷−電圧変換部７２は、電圧−電流変換機能および電流増幅機能を有する電流増幅部（図２０のトランジスタＴｒ２）のゲートに接続されている。
【００６９】
また、受光部６２およびドレイン領域７０が形成されたＳｉ基板６０上には、読み出しゲート７１および電荷−電圧変換部７２を覆うように、約０．２μｍ〜約０．３μｍの厚みを有する層間絶縁膜６３が形成されている。この層間絶縁膜６３上の所定領域には、約０．５μｍの厚みと約２．７μｍの幅とを有するＷ（タングステン）などからなる遮光膜６４が形成されている。この遮光膜６４は、読み出しゲート７１、ドレイン領域７０、電荷−電圧変換部７２および電流増幅部（図２０のトランジスタＴｒ２）の上方の領域に設けられている。また、遮光膜６４は、電荷−電圧変換部７２および電流増幅部（図２０のトランジスタＴｒ２）に光が入射するのを防止する機能を有する。そして、遮光膜６４および層間絶縁膜６３を覆うように、約１．５μｍの厚みを有するシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜６５が形成されている。層間絶縁膜６５上には、受光部６２に光を集光するための複数のマイクロレンズ６６が、複数の受光部６２のそれぞれに対応して形成されている。
【００７０】
ここで、第３実施形態では、図２１に示すように、隣接するマイクロレンズ６６は、境界部６６ａに実質的に平坦な領域を含まないように接続されている。また、マイクロレンズ６６は、約２．０の屈折率を有するＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）の単一層によって形成されている。また、マイクロレンズ６６は、曲率半径Ｒが２μｍ以上７μｍ以下となるように形成されている。また、隣接するマイクロレンズ６６の境界部６６ａ間の距離Ｗに対するＳｉ基板６０とマイクロレンズ６６の頂上部との間の距離Ｈの比（アスペクト比：Ｈ／Ｗ）が０．７以上１．３以下となるように構成されている。また、隣接するマイクロレンズ６６の境界部６６ａは、境界部６６ａの厚みｘが１０ｎｍ以上となるように形成されている。また、マイクロレンズ６６上には、約１．５の屈折率を有するアクリル系樹脂からなる樹脂層５２が設けられている。なお、第３実施形態による固体撮像装置のこれら以外の構成は、上記した第１実施形態による固体撮像装置の構成と同様である。
【００７１】
第３実施形態では、上記のように、隣接するマイクロレンズ６６を、境界部６６ａに実質的に平坦な領域を含まないように接続することによって、隣接するマイクロレンズ６６の境界部６６ａに、受光部６２に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合と異なり、隣接するマイクロレンズ６６の境界部６６ａで集光されない入射光が発生するのを抑制することができる。これにより、隣接するマイクロレンズ６６の境界部６６ａに、受光部６２に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合に比べて、受光部６２への集光率を向上させることができるので、高い集光能力を有する固体撮像装置を得ることができる。
【００７２】
第３実施形態のその他の効果は、上記した第１実施形態と同様である。
【００７３】
なお、第３実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサでは、第１実施形態によるＣＣＤイメージセンサに比べて、遮光膜６４により遮光される領域が大きい。このため、第３実施形態によるＣＭＯＳイメージセンサでは、第１実施形態によるＣＣＤイメージセンサに比べて、本発明によるマイクロレンズ６６を適用することによって、より有効に固体撮像装置の集光能力を向上させることができる。
【００７４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７５】
たとえば、上記実施形態では、本発明によるマイクロレンズをＣＣＤイメージセンサおよびＣＭＯＳイメージセンサに適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず、本発明をＣＣＤイメージセンサおよびＣＭＯＳイメージセンサ以外の他のイメージセンサに適用してもよい。他のイメージセンサに本発明を適用した場合にも、集光率を向上させることができるなどの上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
また、上記第１実施形態では、本発明をフレーム転送方式のＣＣＤイメージセンサに適用したが、本発明はこれに限らず、いわゆるインターライン転送方式などの他の転送方式のＣＣＤイメージセンサに本発明を適用してもよい。他の転送方式のＣＣＤイメージセンサに本発明を適用した場合にも、集光率を向上させることができるなどの上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、インターライン転送方式のＣＣＤイメージセンサでは、面積の大きい遮光膜を用いることに起因して遮光される領域が大きくなるので、本発明によるマイクロレンズを適用すれば、固体撮像装置の集光能力をより有効に向上させることができる。
【００７７】
また、上記第１実施形態では、光学レンズ４を支持するレンズホルダ３をホルダ２に固定的に取り付けることにより、光学レンズ４を固定式にしたが、本発明はこれに限らず、光学レンズ４を支持するレンズホルダ３をホルダ２に対して上下方向に移動可能とすることにより、光学レンズ４を上下方向に可動式にしてもよい。このように構成すれば、レンズホルダ３に支持される光学レンズ４とプリント基板１上に設置されたＣＣＤイメージセンサ８との間の距離を調節することができるので、光学レンズ４の焦点を調節することができる。また、レンズホルダ３およびホルダ２以外の手段を用いて、光学レンズ４とＣＣＤイメージセンサ８との間の距離を調整することができるようにしてもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、マイクロレンズ上に樹脂層を設けたが、本発明はこれに限らず、マイクロレンズ上の樹脂層のさらに上部に、カラーフィルタを設けてもよい。マイクロレンズ上の樹脂層の上部にカラーフィルタを設けた場合には、カラー用のＣＣＤイメージセンサおよびＣＭＯＳイメージセンサを作製することができる。
【００７９】
また、上記実施形態では、マイクロレンズ上に設ける樹脂層、および、ガラス基板と赤外カットフィルタとの間、赤外カットフィルタと光学レンズとの間、および、Ｓｉ基板の下面とガラス基板との間をそれぞれ接着するための樹脂層として、アクリル系樹脂を用いたが、本発明はこれに限らず、アクリル系樹脂以外の他の樹脂材料を用いてもよい。たとえば、エポキシ樹脂などを用いてもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、マイクロレンズを形成するための無機絶縁体として、約２．０の屈折率を有するＳｉＮを用いたが、本発明はこれに限らず、マイクロレンズを形成するために、他の無機絶縁体を用いてもよい。この場合、無機絶縁体は、１．６以上の屈折率を有することが好ましい。たとえば、酸化チタン（屈折率：約２．７６）、チタン酸鉛（屈折率：約２．７）、チタン酸カリウム（屈折率：約２．６８）、酸化チタンアナターゼ（屈折率：約２．５２）、酸化ジルコン（屈折率：約２．４）、硫化亜鉛（屈折率：約２．３７〜約２．４３）、酸化アンチモン（屈折率：約２．０９〜約２．２９）、酸化亜鉛（屈折率：約２．０１〜約２．０３）および鉛白（屈折率：約１．９４〜約２．０９）などが考えられる。
【００８１】
また、上記実施形態では、エッチングガスに添加するデポジション性のガスとして、ＣＨＦ３ガスを用いたが、本発明はこれに限らず、ＣＨＦ３ガス以外のデポジション性のガスを用いてもよい。たとえば、ＣＨ２Ｆ２ガス、Ｃ４Ｆ８ガスおよびＣ２Ｆ２ガスなどを用いてもよい。これらのデポジション性のガスを用いた場合にも、エッチング後は、隣接するマイクロレンズを、境界部に受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を含まないように接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による固体撮像装置の全体構造を示した側面図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの断面図である。
【図３】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの下面図である。
【図４】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの上面図である。
【図５】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部分の断面図である。
【図６】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのマイクロレンズの構造を説明するための断面図である。
【図７】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図８】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図９】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１０】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１１】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１２】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１３】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１４】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１５】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのマイクロレンズを形成するためのエッチング条件を説明するための図である。
【図１６】図１５に基づいてエッチング条件を変化させた場合の顕微鏡写真を模式的に示した平面図である。
【図１７】図１５に基づいてエッチング条件を変化させた場合の顕微鏡写真を模式的に示した平面図である。
【図１８】図１５に基づいてエッチング条件を変化させた場合の顕微鏡写真を模式的に示した平面図である。
【図１９】本発明の第２実施形態による固体撮像装置の構造を示した断面図である。
【図２０】本発明の第３実施形態による固体撮像装置に用いるＣＭＯＳイメージセンサの回路図である。
【図２１】図２０に示した第３実施形態による固体撮像装置に用いるＣＭＯＳイメージセンサの構造を示した断面図である。
【図２２】従来の一例による固体撮像装置の構造を示した断面図である。
【符号の説明】
２０、６０  Ｓｉ基板
２２、６２  受光部
２６、６６  マイクロレンズ
２６ａ、６６ａ  境界部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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